2013年聚脲防水技术分会年会暨喷涂防水技术研讨会
主持人:下面请北京东方雨虹防水技术股份有限公司阮和章阮总发表两个发言,“深圳机场T3航站楼屋面工程聚脲及聚氨酯硬泡应用技术”、“防水涂料机械化施工技术”。
东方雨虹防水技术股份有限公司 阮和璋
阮和璋:大家上午好!“世界级工程必有世界级难题”,什么叫世界级工程呢?单体防水过亿,到现在为止,东方雨虹做了这么多年,还没有出现过。第二是总包的实验费用1200多万,透气、透水、结构稳定等分析,我把这个问题跟大家做一个详尽的介绍。主要是四个方面,第一是深圳机场T3的工程概况。第二是深圳机场幕墙防水保温方案及改进过程介绍。第三是聚脲与不同质金属材料粘结强度等的技术攻关。四是铝合金窗框六边六角防水施工的高难度处理。
深圳机场分了两个标,主体是一个飞鱼。大家看一下这个效果图,总共是由六万多个窗子组成了非常复杂的结构。内部结构也可以看到是由非常多个窗子组成。
最难主要是蜂巢系统,蜂巢系统效果图可以看到,有铝板、有玻璃。蜂巢的窗子有的是六边形的窗子,有的是五边形,做这个也是付出了巨大的劳动量,买一块铝板,如果放的位置不对,就放不下去。
发散区的每一块板都不相同,角度千变万化,整个形状都在变化。屋面防水问题无论在幕墙公司,还是在专业的防水厂家,都是一个很难的课题,我们在相关方的指导下,做了将近六个月的实验和研讨,提取了四个方案,最终确定的是一个。
第一个方案是把防水做到最外面,先做保温,然后做砂浆,然后做聚脲,这是最初设计院提出的方案。这个方案最大的特点是两公分的发泡保温,能够把窗边非常复杂的螺栓、螺钉,就是容易产生漏点的全部有效覆盖,最大限度的杜绝了漏水的隐患。
这个方案是两毫米聚脲与两个20毫米的发泡保温之间,通过五毫米的砂浆来过渡,形成比较平缓的聚脲的施工层,同时方便施工。这也是深圳机场最初招投标的样板。这样做的优点是,最重要的两毫米聚脲,这也是符合现有所有的文字上的国家发布的规范,便于施工,出现漏水现象也便于查找,我们就在聚脲表层去找就可以了,理论上也是合理的,完全符合现有的建筑规范,并且把聚脲放在饮水面上,是国标里面有很明确的要求的。但是也有非常不好的地方,当时公安部有个65号文就是关于防火的等级,并且如果我们把这个做了,这上面的隔板和它之间有一段间距,它燃烧的话会形成一个烟尘效应。大家都知道聚脲很难做到B1级防水,如果它做到B1级防水,高度就非常大,柔性就非常差,烟尘效应一产生,火灾就会急剧往下扩展。所以我们当时就解决了这些问题,在两毫米厚的聚脲上再用五毫米砂浆来覆盖。但是聚脲非常难以跟砂浆粘结,已经固化了的聚脲或可能出现一个问题,聚脲上的砂浆五毫米会出现脱落,脱落之后就会把整个屋面的排水系统堵塞,因为它整个采用的是横吸现象。
第一个不足,砂浆在深圳地区做是几乎不可能的,早上它的雨季比较长,可能中午下雨,下午晴了,施工难度非常之大,完全制约了工期,没法进行,如果这个工期无限期长,还是可以做到的。
第二个不足,五毫米砂浆的针眼非常多,并且这些针眼修复起来难度很大。
最关键的一个问题就是五毫米砂浆开裂,我问过很多专家,怎么做到五毫米砂浆在保温层上不开裂,人家告诉我三个字“不可能”。我们的聚脲当时喷上的时候,五毫米砂浆是不裂的,但是最终它是要裂的。在没有裂的基础上喷上聚脲,聚脲喷上去之后,砂浆在下面裂。大家看这个图,这是要透还未透的部位。样板区是4月份做的,到5、6月份这种现象已经非常普遍了。做的样板区就是外面下大雨,里面下中雨,外面下小雨,里面下小雨。这种保温层在这么软的结构下,不可能不开裂。撕开这个聚脲会非常清楚的发现,聚脲的裂缝是跟底下砂浆的裂缝是完全吻合的,当时我们就提出了零延伸的概念,很多人不理解,我们反复解释,最后当然也有人懂零延伸的,所以这个方案最大的缺陷就在这里,就是做完的时候不漏,但是后期很难避免。
再就是发泡是用雾化来进行的,在窗的周边影响非常大,喷上去之后就二三十分钟,但是要清理很难。深圳机场T3是建立在T1、T2之间,它是在两个跑道中间,如果泡沫跑到跑道上去,造成的影响是非常巨大的。曾经有一度刮台风,上面的铁板没有固定,这个铁板就在屋面上飞舞、翻滚,造成了100多个窗户的钢化玻璃被打坏,这个钢化玻璃很贵的。当时我们跟甲方反复提出,要加强管理,但是加强管理难度非常大,因为这么轻质的东西,只要有微微风就下去了,这么大的面积,20多万平米,只靠人去清是非常难的。而且后期的砂浆的粘结是非常弱的。
我们把这个方案改了,进行了第二方案,第二方案是把聚脲层从最上面那一层搁到最下面那一层去,就是先做聚脲,再做硬泡,再做五毫米厚砂浆,就解决了防火的问题。但是密封胶太贵,用不起,就用高强聚氨酯很稠的去涂。两毫米聚脲直接与两毫米镀锌钢板去粘结。聚脲和钢板结合,针眼就没有了,因为钢板非常密实。五毫米砂浆放在最外面,下雨就下雨吧。
它的不足是六角的角码,用这么多钉子来补,一条边是两个角码,六条边是12个角码。深圳常年温度很高,想在这个钢板上卧一下或者坐一下,马上就像弹簧一样蹦起来了,有七八十度,工人在这个地方打胶是不可能打好的。而且喷聚脲也很麻烦。
这个方案肯定是不行,第一次是研究采取这个方案,但是做完之后大家发现漏点太多。就破坏性的,把窗子强行掰开,发现漏点太多,根本没办法修。
第三方案是把聚脲铺在底下,硬泡再铺上去,砂浆铺在最上面,再采用自粘卷材把边、缝粘住,第一遍采用稀一点的单组份聚氨酯,第二遍采用单组份的聚脲,进行两次封堵之后,这个方案产生的效果就是这个图显示的,根本无法做到大面积聚脲和窗的聚脲形成一个连续的整体,还不说连续、均匀,它首先就不连续。大面是大面,窗子是窗子。这个方案最终因为聚脲的不连续也失败了。
第四个方案,我们做出“铁板”方案。在窗的部位是没有办法了,就拿一块铁板遮一个边,再遮一个边,包括我们做聚脲做得连续了,也给它密封,就采取把所有复杂结构全部埋掉的办法。窗边上用发泡聚氨酯填充掉,同时起到防水的作用。
这个图就是最后的效果。因为铁板的型号非常多,六万多个窗子,我们为此专门做了一个铁板加工厂,因为别人不给做。我们将复杂的基面统一为钢板的,使其形成一个整体的、自密的、接缝的防水层。聚脲喷到这个缝里,跟铝型材有个接触,就像扎腰带一样,把每个窗子都扎住。
不足之处,在铝型材阴角部位,因固定0.6毫米厚镀锌钢板的原因,使得聚脲层与铝材无连接,如果铝材和聚脲之间的硅酮密封胶施工质量不好的话,水将很容易进入钢板内部,从而容易产生漏水现象。钢板折边加工难度大,与基板结合存在缝隙和防水隐患。
最后定的方案是铁板方案,跟前面完全是倒过来的。聚脲放在最下层。
之前的方案,聚脲放在最上层,置于砂浆上,存在的问题有:防水问题,零延伸导致聚脲开裂问题,5毫米聚合物砂浆面上喷涂聚脲施工时基层的施工要求问题,聚脲收口产生应力集中,8毫米铝合金窗开口手边困难,从而产生翘边。
世界上没有人把聚脲涂在镀锌铁板上,谁在不锈钢做过聚脲呢?也没有人做过。我们就想过,是不是在黄金上也要试一下聚脲。当时我们就进行了大规模的研发,首先是镀锌铁板,镀锌铁板开始说不要打磨,也做粘结力,不好,就2.7兆帕,剥离强度4.5公斤。没办法,就打磨,打磨之后好一些,粘结强度增加得很快,3.06兆帕,剥离强度5.5公斤。但是打磨了之后,镀锌铁板容易锈,楼都会垮的。所以镀锌铁板不打磨。
之后又在不锈钢板上做,打磨不打磨都无所谓,因为它整体就是不锈的。
下面看一下镀锌钢板重打磨的效果,粘结强度7.53兆帕。
铝合金,粘结强度非常好,剥离强度非常差,因为钢板上原来做过一层保护层,做了漆,后来这个漆花了几万块钱又打磨掉。这个铝型材质量比较软,怎么打磨剥离强度都上不去。
收口处理,硅酮密封胶需相溶性实验35天,聚氨酯密封胶与聚脲虽同属聚氨酯类产品,但老化性略差。假如聚脲有破损,要修补的话,这个胶还得拆掉。喷上聚脲,再打胶,这也有相当大的难度。
最后用“铁板”来解决窗周处复杂结构的施作难度,细部处理可操作性、监管性大大提高。调整聚脲在最下层、并铁板过渡后可解决聚脲成型后的连续性、均匀性、粘结强度、基层开裂、收口处理。聚氨酯密封胶改用硅酮密封胶后,耐老化性能大大提高。各种金属材料打磨、不打磨、重打磨对粘结力影响较小,但对剥离影响较大。镀锌铁板的镀锌层是为保护铁板不锈蚀不能打磨。不锈钢板主要在下水口处及整体材料为不锈蚀。聚脲做完之,在整个20几万平米,目前可能还有七八个点漏,但是目前能找到聚脲漏点不超过三个点,这样解决之后就解决了聚脲层的问题,但是难度最大的就是铝型材,所有的窗的缝都是拼接的,漏水是必然的。我们在北京修过很多这样的窗子,这些窗子铝型材是漂亮,但是它漏水。这个窗子的漏水情况要处理,造成非常大的难度。铝合金窗框六边六角防水施工的高难度处理,对铝型材对接平缝上层铝型材进行5毫米开槽。
总结一下,整个聚脲施工在深圳机场的确是一个非常适合的材料,大家看到有非常复杂的面,异形面,它上面有凹陷区,所有凹陷区都用铁板倒角。深圳机场不管是甲方还是整包都非常注重质量,非常配合,你说要怎么做,我就按你的要求做,这是我们做了这么多年防水唯一做得不像孙子的孙子,就是比大爷还孙子的那种,我们说了算。我们深圳机场有一个副总指挥,也专门写了一篇文章。“在如此复杂结构上喷涂聚脲这一新型防水材料,在没有任何国内外工程案例可供参考、也没有任何经验和实验数据可提供的前提下,经过半年多的不懈努力成功解决了这个世界性难题,得到了包括法国设计公司等各方面的肯定,可以说T3屋面防水攻关为聚脲这种新型材料在防水在钢基面特别是复杂钢基面上应用提供难能可贵的实验经验和数据。”
非常感谢当时参加的同志,有史立彤、易举、叶林标、黄微波、庄敬等防水专家,望时霞等幕墙专家,对深圳机场及聚脲行业的发展做出的无私贡献。